长江流域梅雨锋云系的微物理特征以及人工引晶催化数值模拟的探索研究

论文摘要

本文利用耦合了CAMS详细云分辨方案的中尺度暴雨云分辨模式MM5v3,采用T106资料作为初始背景场,结合GMS-5红外云图、地面雨量和雷达资料等实测资料,利用高分辨率套网格方案和适当的物理过程,对2002年7月22日08时～23日08时的一次梅雨锋云系强降水过程进行模拟与实测的对比分析;在此基础上,分析了梅雨锋云系微物理特征,并进行人工引晶催化模拟试验,探索人工调控区域雨量的可行性。分析实测的红外云图资料和地面降水资料,并对比模拟。发现:在长江中、下游地区,云团发展旺盛,主要云带逐渐成西南―东北向分布。23日08时,沿长江形成一条长2000km,存在1个95mm以上暴雨中心的雨带,荆州观测站24小时累计雨量达148.7mm。分析模拟的水凝物场,发现:梅雨锋云系是“气-液-固”三相云,上升运动旺盛,云上部冷区具有大量的雪晶粒子,冰晶粒子较少;云中的过冷云水层深厚;雨水位于云系的中下部,是地面降水的主要来源;霰大部分存在于有大量过冷云水的区域,暖区的霰融化成雨水,加强地面降水。对同一云系,分别进行了不同的播云位置、剂量以及播撒时间的人工冰核催化模拟过程,并分析地面降水的改变及微物理变化的特点。发现:在云的发展时期播撒冰晶,地面降水表现为先减少再增加再减少;连续播散好于单次播散,播散延续时间越长效果越好。在云初生时期播撒冰晶,地面降水表现为先增加再减少再增加;107冰晶剂量比106冰晶剂量的减雨效果增加一倍,105冰晶效果不明显。在人工引晶催化过程中,发现存在“域外效应”。即,减雨过程常伴有增雨的现象出现,增雨过程也伴有减雨的现象出现,增雨、减雨不是单一出现的。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 梅雨锋及其特点简介
• 1.2 国内、外主要的梅雨锋云系的研究进展
• 1.3 国内、外主要的人工影响天气的研究进展
• 1.4 数值模拟研究进展
• 1.5 本文的研究目的以及内容
• 第二章 资料来源与分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 观测资料介绍以及分析方法
• 2.3 数值模拟
• 第三章 一次典型梅雨锋强降水个例特征分析
• 3.1 实况与模拟的天气形式特征
• 3.2 实况与模拟的云系演变特征
• 3.3 实况与模拟的地面降水特征
• 3.4 实况与模拟的雷达回波特征
• 3.5 云系水凝物场与动力-热力场特征
• 3.6 小结
• 第四章 一次典型梅雨强降水个例的粗网格（10km）人工播撒冰晶催化模拟过程
• 4.1 播撒区域的选取
• 4.2 播撒方案
• 4.3 云系发展时期的人工引晶催化较粗分别率（10km）模拟过程
• 4.4 云系初生时期的人工引晶催化较粗分别率（10km）模拟过程
• 4.5 较粗分别率（10km）人工播撒冰晶催化模拟小结
• 第五章 一次典型梅雨强降水个例细分辩率（3.3km）人工播撒冰晶催化模拟过程
• 5.1 人工播撒冰晶催化过程
• 5.2 地面降水的响应
• 5.3 水凝物场以及动力-热力场的响应
• 5.4 细分别率（3.3km）人工引晶催化模拟过程小结
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 主要结论
• 6.2 问题与讨论
• 参考文献
• 个人简介
• 致谢
• 第二章 附图
• 第三章 附图
• 第四章 附图
• 第五章 附图